Схема заземления шкафа телекоммуникационного

Обновлено: 08.01.2025

Заземление компьютерной техники, телекоммуникационного оборудования и источников бесперебойного питания служит для достижения так называемой электромагнитной совместимости (ЭМС) — обеспечения работоспособности оборудования как при привносимых извне, так и создаваемых самим оборудованием электромагнитных помехах. Другой, наиболее важной функцией заземления является обеспечение электробезопасности персонала, работающего с инфокоммуникационным оборудованием.

В зависимости от поставленных целей, а также от национальных и международных стандартов применяемые схемы могут различаться в электроустановках с разным напряжением переменного и постоянного тока. Мы рассмотрим наиболее массовый случай заземления отдельных компьютеров и рабочих станций локальной сети, активного сетевого оборудования, цифровых учрежденческих АТС (УАТС), т. е. такого оборудования, которое включают в розетку переменного тока напряжением 220 В. На практике можно встретить две крайности: либо игнорирование заземления и использование обычных бытовых розеток (или заземление на трубы и конструкции), либо, наоборот, чрезмерные требования по созданию «чистой» земли. В обоих случаях нормы электромагнитной совместимости и электробезопасности не выполняются.

ТЕРМИНОЛОГИЯ И СТАНДАРТЫ

Для начала приведем несколько терминов и определений. Занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется преднамеренное соединение обычно не находящихся под напряжением частей электроустановки с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока или с глухозаземленным выводом источника однофазного тока.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Заземлителем называется проводник (электрод) или совокупность металлически соединенных между собой проводников (электродов), соприкасающихся с землей.

ГОСТ Р 50571.2-94 предусматривает в числе прочих следующие типы систем заземления электрических сетей зданий: TN-S, TN-C, TN-C-S. Именно эти системы применяются в рассматриваемом случае. Первая буква Т обозначает непосредственное присоединение одной точки токоведущих частей источника питания к земле, вторая буква означает характер заземления открытых проводящих частей электроустановки (Т — непосредственная связь открытых проводящих частей с землей, независимо от характера связи источника питания с землей; N — непосредственная связь открытых проводящих частей с точкой заземления источника питания, в системах переменного тока обычно заземляется нейтраль). Последующие буквы — устройство нулевого рабочего и нулевого защитного проводников: S — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются раздельными проводниками; С — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике. Графические символы, используемые в приведенных обозначениях типов систем заземления и на рисунках приведены в Таблице 1.

Требования к системам заземления изложены в следующих стандартах и нормативных документах:

ОШИБКИ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Наличие замкнутых контуров и связей между системами заземления различного назначения может приводить к возникновению межсистемных помех заземления, причем они не устраняются установкой источников бесперебойного питания и других устройств кондиционирования (улучшения) мощности без гальванической развязки. В ряде случаев создается отдельная система заземления, например для учрежденческой цифровой телефонной станции, как того требует ГОСТ 464-79, где предусматривается организация отдельной системы заземления для средств телекоммуникаций.

Однако при формальном подходе к ее реализации не обращается внимания на то, что стандарт предусматривает наличие отдельной системы заземления для полюса системы питания постоянного тока. Питание оборудования от общей сети переменного тока с глухозаземленной нейтралью и выполнение, казалось бы, обособленного заземления как раз и приводят к случаю, когда образуются контуры заземления, что становится причиной неустойчивой работы оборудования. Контур заземления — в отличие от так же называемого на жаргоне специалистов контурного заземления (способ соединения горизонтальных заземлителей в земле не следует путать с заземляющими проводниками) — является нежелательным и образуется при наличии связи между двумя заземлителями (см. Рисунок 1).

В образовавшемся контуре (заземлитель №1 — электрическая связь (проводник) — заземлитель №2 — среда (земля)) могут наводиться токи от внешних электромагнитных полей или протекать «блуждающие» токи сторонних нагрузок. Все это приводит к электромагнитным помехам в работе оборудования. Локальные вычислительные и телекоммуникационные сети зачастую имеют в своем составе оборудование связи (антенны, модемы и проч.) и подвержены влиянию помех, в том числе от разрядов молний, т. е. для них важна высокая помехозащищенность. Именно поэтому устранению контуров следует уделять внимание при проектировании и эксплуатации электроустановок зданий.

На практике встречается ошибочное заземление на обособленный заземлитель, не связанный с нейтралью трансформатора (см. Рисунок 2). Подобная схема заземления нарушает требование п.1.7.39 ПУЭ: «В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях постоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в таких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их зануления не допускается. » Требование вызвано тем, что обеспечить электробезопасность в случае рассматриваемой схемы невозможно. На Рисунке 2 показан вынос потенциала при коротком замыкании на корпус электроприемника, заземленного на обособленный заземлитель.

Появление потенциала на корпусе обуславливается падением напряжения в фазном проводнике до точки короткого заземления и падением напряжения в сопротивлении заземлителя №2, в среде (в земле и конструкциях) и в сопротивлении заземлителя №1. Сопротивление цепи короткого замыкания при этом выше сопротивления цепи «фаза—ноль», с учетом параметров которого выбирается защитный автомат, и короткое замыкание, скорее всего, не будет отключено действием максимальной токовой защиты. При этом на корпус выносится потенциал, близкий к фазному напряжению, что создает угрозу для жизни людей. Отключение короткого замыкания произойдет за счет действия тепловой защиты автоматического выключателя, но время отключения КЗ при этом превысит нормируемые значения, составляющие для напряжения U0 = 220 В, — 0,4 с и для U0 = 380 В, — 0,2 с.

Таким образом, неправильно выполненное заземление приводит к образованию нежелательных контуров, вызывает электромагнитные помехи в работе оборудования и опасно для находящихся рядом людей.

ГЛАВНЫЙ ЗАЗЕМЛЯЮЩИЙ ЗАЖИМ

Для сведения к минимуму электромагнитных помех и обеспечения электробезопасности заземление следует выполнять с минимальным количеством замкнутых контуров. Обеспечение этого условия возможно при выполнении так называемого главного заземляющего зажима (ГЗЗ), или шины. Главный заземляющий зажим должен быть расположен как можно ближе к входным кабелям питания и связи и соединен с заземлителем (заземлителями) проводником наименьшей длины.

Такое расположение ГЗЗ обеспечивает наилучшее выравнивание потенциалов и ограничивает наведенное напряжение от индустриальных помех, грозовых и коммутационных перенапряжений, приходящее извне по экранам кабелей связи, броне силовых кабелей, трубопроводам и антенным вводам. К ГЗЗ (шине) должны быть присоединены:

  • заземляющие проводники;
  • защитные проводники;
  • проводники главной системы уравнивания потенциалов;
  • проводники рабочего заземления (если оно необходимо).

С главным заземляющим зажимом (шиной) должны быть соединены заземлители защитного и рабочего (технологического, логического и т. п.) заземления, заземлители молниезащиты и др. Подробно правила и требования устройства ГЗЗ изложены в ПУЭ.

СИСТЕМЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

Системы заземления различаются по схемам соединения и числу нулевых рабочих и защитных проводников.

К системе TN-C (см. Рисунок 3) относятся трехфазные четырехпроводные (три фазных проводника и PEN-проводник, совмещающий функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводника) и однофазные двухпроводные (фазный проводник и нулевой рабочий проводник) сети существующих зданий старой постройки.

Отсутствие специального нулевого защитного (заземляющего) проводника в существующих электропроводках однофазных сетей создает опасность поражения персонала электрическим током. В ряде случаев технические средства информатики и телекоммуникаций устанавливаются в помещениях, где отсутствует заземление и одновременно имеется нетокопроводящее покрытие пола, на котором накапливается статическое электричество. Из-за отсутствия заземления и возникновения разрядов статического электричества в результате прикосновения к клавиатуре или корпусу персонального компьютера происходят сбои, например «зависания», и даже повреждения оборудования, нарушения в работе программного обеспечения и потеря информации.

Подключение современной компьютерной техники к розеткам электрической сети TN-C сопряжено с таким явлением, как вынос напряжения на корпус, поскольку импульсные блоки питания имеют на входе симметричный L-C-фильтр, средняя точка которого присоединена на корпус. При занулении (заземлении) компьютера происходит технологическая утечка через фильтр, что необходимо учитывать в случае применения устройства защитного отключения (УЗО). При отсутствии проводника РЕ напряжение 220 В делится на «плечах» фильтра, и на корпусе оказывается напряжение 110 В.

В настоящее время требования нормативной документации не допускают применение системы TN-C на вновь строящихся и реконструируемых объектах. При эксплуатации системы TN-C в здании старой постройки, где планируется размещение средств информатики и телекоммуникаций, следует организовать переход от системы TN-C к системе TN-S (система TN-C-S).

Система TN-C-S характерна для реконструируемых сетей, в которых нулевой рабочий и защитный проводники объединены только в части схемы. Система TN-C-S показана на Рисунке 4.

При переходе от системы TN-C к системе TN-S следует соблюсти последовательность расположения систем относительно источника питания так, как это показано на Рисунке 4. В противном случае обратные токи электроприемников системы TN-C будут замыкаться по защитным проводникам РЕ системы TN-C-S и вызывать помехи. Если одна из частей электроустановки здания — трансформатор, дизель-генератор, источник бесперебойного питания (ИБП) или иное подобное устройство — имеет систему заземления типа TN-C и используется главным образом для питания оборудования инфокоммуникационных технологий, то выходом из ситуации должен быть переход на систему типа TN-S.

Система TN-S (см. Рисунок 5) является основной рабочей системой заземления для зданий с информационным и телекоммуникационным оборудованием. В системе TN-S нулевой рабочий и нулевой защитный проводники проложены отдельно от источника питания. Такая схема обеспечивает отсутствие обратных токов в проводнике РЕ, что снижает риск возникновения электромагнитных помех. При эксплуатации необходимо следить за соблюдением назначения проводников PE и N. С точки зрения минимизации помех оптимальным считается наличие встроенной (пристроенной) трансформаторной подстанции (ТП). Подобным образом достигается минимальная длина перемычки от ввода кабелей электроснабжения до главного заземляющего зажима.

Соблюдение указанного требования справедливо и для системы TN-C-S. И в этом случае речь идет о расстоянии между вводом от системы электроснабжения и главным заземляющим зажимом. Для системы TN-C-S желательно выполнение повторного заземления нейтрали. Система TN-S при наличии встроенной (пристроенной) подстанции не требует повторного заземления, так как имеется основной заземлитель на ТП.

ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ ПРОВОДНИКИ

Распространяясь непосредственно по электрической сети при протекании тока, кондуктивные помехи проникают в систему бесперебойного электроснабжения (СБЭ) из питающей сети общего назначения, и их подавление у электроприемников группы А до определяемого требованиями ГОСТ 13109-97 приемлемого уровня достигается путем организации электроснабжения потребителей по выделенной сети и применения ИБП активного типа для защиты оборудования от поступающих из сети помех. Выделенной сетью называется электрическая сеть, предназначенная для питания группы электроприемников, объединенных по признаку функционального назначения или общими требованиями к качеству электроэнергии и надежности электроснабжения. Важной составляющей выделенной электрической сети является сеть заземляющих проводников.

Для зданий, где установлено или может быть установлено большое количество различного оборудования обработки информации или другого чувствительного к действию помех оборудования, необходим особый контроль за использованием отдельных защитных проводников (проводников PE) и нулевых рабочих проводников (проводников N) после точки подвода питания, чтобы предотвратить или свести к минимуму электромагнитные воздействия. Указанные проводники нельзя объединять, в противном случае ток нагрузки, особенно возникающий при однофазном коротком замыкании сверхток, будет проходить не только по нулевому рабочему проводнику, но и частично по защитному, что может привести к помехам.

Рабочие станции компьютерной сети должны иметь схему заземляющей сети по типу одноточечной «звезды». Из-за большого количества связей реализовать ее трудно, поэтому применяется гибридная схема: заземляющие проводники прокладываются совместно по одной трассе с линиями электроснабжения (см. Рисунок 6). На участке от вводно-распределительного устройства или главного распределительного щита, где расположен главный заземляющий зажим (шина), до щитков на этажах здания схема является одноточечной «звездой» (параллельной одноточечной), а на участке групповых сетей, от щитка до электрической розетки, — последовательной одноточечной.

Все заземляющие проводники прокладываются изолированными проводами и кабелями. В электрических щитах шины и клеммники РЕ для потребителей компьютерной сети размещаются изолированно от корпусов. Линии РЕ для заземления корпусов, коробов, лотков и прочего электротехнического оборудования и конструкций прокладываются отдельными проводами и кабелями от одного и того же главного заземляющего зажима.

Сосредоточенные зоны размещения телекоммуникационного и информационного оборудования могут иметь ту же схему, что и рабочие станции, или одноточечную при размещении оборудования в машинных залах (см. Рисунок 6) — потенциаловыравнивающая сетка. Магистральный проводник от главного заземляющего зажима (шины) также прокладывается совместно с магистральными линиями электроснабжения. Заземление технологического оборудования следует выполнять в соответствии с требованиями технической документации. При этом корпуса (открытые проводящие части) оборудования должны соединяться с главным заземляющим зажимом и со сторонними проводящими частями, выполняющими роль системы уравнивания потенциалов.

ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Совокупность заземлителя и заземляющих проводников называется заземляющим устройством (см. Рисунок 6). В учреждении, где размещается информационное, телекоммуникационное оборудование и средства связи, оно должно быть защитным и соответствовать требованиям электробезопасности, описанным в ГОСТ 12.1.030, ПУЭ и стандартах ГОСТ Р 50571 (МЭК 364) «Электроустановки зданий». Какие-либо другие требования к заземляющему устройству не предъявляются.

Сопротивление заземляющего устройства должно соответствовать ПУЭ (см. раздел 1.7). Если оно имеет допустимое значение в здании, уменьшение сопротивления не влияет на устойчивость функционирования оборудования, и дополнительные требования к сопротивлению заземлителей не предъявляются.

В здании может быть один, два или несколько заземлителей, но когда при одном заземлителе сопротивление заземляющего устройства удовлетворяет требованиям ПУЭ, то увеличение числа заземлителей не оказывает влияния на электробезопасность и устойчивую работу оборудования. Заземлитель (заземлители) рекомендуется располагать внутри охраняемой территории, что является одним из условий по обеспечению защиты информации.

В ряде случаев предъявляется требование по созданию отдельного функционального (технологического, логического и т. д.) заземлителя, не связанного с заземлителями защитного заземления, с целью защиты информации и предотвращения несанкционированного доступа к ней по цепям питания и заземляющим проводникам.

Если по технологическим требованиям (условиям защиты информации от несанкционированного доступа, обработки конфиденциальной информации и т. п.) заземлитель функционального (технологического и т. д.) заземления требуется отделить от системы защитного заземления (зануления), то магистральные нулевые защитные проводники и заземлитель функционального (технологического и т. д.) заземления следует присоединять к отдельному заземляющему зажиму, изолированному от металлоконструкций и от электрооборудования. Для обеспечения электробезопасности и защиты информации следует применять:

  • изолирующий трансформатор;
  • ИБП с двойным преобразованием частоты и изолирующим трансформатором;
  • фильтры (трансфильтры, суперфильтры) с изолирующим трансформатором.

Основным условием применения этого обрудования является отсутствие кондуктивной связи с первичной стороной как по PE, так и по N. Соответственно, режим работы ИБП на байпасе не должен нарушать названное условие, что достижимо при установке изолирующего трансформатора в цепи байпаса.

Заземлитель функционального (технологического и т. д.) заземления должен располагаться в охраняемой (контролируемой) зоне во избежание несанкционированного доступа к нему.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РОЗЕТКИ

В заключение необходимо упомянуть об электрических розетках, поскольку именно они обеспечивают надежное соединение заземляющих проводников с оборудованием. При непосредственном заземлении монтаж осуществляется под предусмотренную конструкцией оборудования гайку (зажим, бонку). При включении в розетку заземление выполняется через контактные разъемные соединения электрической розетки и питающего трехпроводного кабеля.

«Евророзетки» отличаются от тех, что ранее выпускались в СССР, диаметром гнезда штепсельного разъема. У первых диаметр составляет 4,8 мм, а у вторых — 4 мм. По этой причине современные вилки со штырями 4,8 мм не подходят к старым розеткам. Кроме того, отсутствие в них заземления не допускает эксплуатацию в соответствии с новыми требованиями электробезопасности.

Проект контура заземления шкафа связи

Проект контура заземления шкафа связи (телекоммуникационного шкафа)


Открыть схему в полном размере

Задание:

Объект: промежуточный пункт избирательной железнодорожной связи со шкафом связи.
Удельное сопротивление грунта: 150 Ом*м.

Требуется провести расчёты и создать проект контура защитного заземления. В соответствии с п. 2.1.1. ГОСТ 464-79 необходимо оборудовать защитное заземляющее устройство и два измерительных заземляющих устройства. В соответствии с п. 1.7, 2.1.3 ГОСТ 464-79 сопротивление защитного заземляющего устройства должно быть не более 30 Ом, сопротивление измерительного заземляющего устройства не более 200 Ом - для грунтов с удельным сопротивлением более 100 Ом*м.

Решение

Проектом предусматриваются технические решения по устройству контура заземления шкафа связи. Контур заземления предназначен для обеспечения нормальной работы аппаратуры, расположенной в шкафу связи и позволяет уменьшить влияние внешних помех на аппаратуру. Согласно данным расчёта контур заземления выполняется из пяти вертикальных электродов (омеднённых резьбовых штырей D14, 1.5 м ZZ-001-065 - 2 шт. на 1 электрод) и омеднённой полосы 30х4 GL-11075, соединенных при помощи зажима для подключения проводника ZZ-005-064 (полную спецификацию и ссылки на описание оборудования смотрите ниже).

Токовые и потенциальные измерительные заземлители выполняются из одного вертикального электрода (омеднённых резьбовых штырей D14, 1.5 м ZZ-001-065 - 2 шт. на 1 электрод) и омеднённой полосы 30х4 GL-11075, соединенных при помощи зажима для подключения проводника ZZ-005-064 (полную спецификацию и ссылки на описание оборудования смотрите ниже).

Для контроля мест соединения заземлителей с заземляющими проводниками и проведения контрольных измерений сопротивления заземляющего устройства предусмотрена установка контрольных колодцев (GL-11402). Наружный контур заземления и измерительные щупы соединяются с шиной РЕ шкафа связи омеднённой полосой 30х4 (GL-11075).

Для болтовых соединений выполнить гидроизоляцию и предусмотреть возможность осмотра соединений в любое время. Заземляющее устройство (контур заземления) прокладывается на глубине 0,5 м от поверхности земли на расстоянии 1 м от пункта связи. Устройство наружного заземляющего контура, см. чертежи настоящего проекта.

Монтаж контура заземления выполнить согласно ПУЭ, изд. 7, ГОСТ 464-79 Заземления для стационарных установок проводной связи, радиорелейных станций, радиотрансляционных узлов проводного вещания и антенн систем коллективного приема телевидения. Нормы сопротивления, Руководства по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов.

Расчёт сопротивления заземляющего устройства:

Расчёт контура заземления выполнен в соответствии с "Руководством по проектированию, строительству и эксплуатации заземлений в установках проводной связи и радиотрансляционных узлов".

Расчётное сопротивление грунта принято:

Pрасч – 150 Ом·м;
Коэффициент промерзания:
для вертикального заземлителя - 1,8;
для горизонтального заземлителя - 4,5;
nв = 0,66 (коэффициент использования из. табл. 2.5, см. руководство);
nг = 0,40 (коэффициент использования из. табл. 2.8, см. руководство).
Расстояние между электродами — L вертикального заземлителя.

Сопротивление вертикального электрода:

где L – длина вертикального заземлителя, м;
d - внешний диаметр вертикального заземлителя, м;
h - расстояние от поверхности земли до верхнего конца вертикального заземлителя, м
ρ - удельное сопротивление грунта, Ом*м;
k1 - коэффициент промерзания, учитывающий сезонные колебания температуры грунта.

Сопротивление вертикального электрода2

Сопротивление горизонтального заземлителя:

где L – длина заземлителя, м;
b – ширина полосы, м;
h - глубина прокладки полосы, м;
ρ - удельное сопротивление грунта, Ом*м;
k2 - коэффициент промерзания грунта, учитывающий сезонные колебания температуры грунта.

Расчётное сопротивление многоэлектродного заземляющего устройства:

Расчетное сопротивление многоэлектродного заземляющего устройства

Расчётное сопротивление заземляющего устройства составляет 23,29 Ом, что меньше допустимого сопротивления 30 Ом.

Сопротивление измерительного щупа:

Расчетное сопротивление многоэлектродного заземляющего устройства2

Расчётное сопротивление измерительного заземляющего устройства составляет 101,74 Ом, что меньше допустимого сопротивления 200 Ом.

Перечень необходимых материалов:

Приложение: проект в форматах DWG и PDF

Вам требуется выполнить проект по заземлению и молниезащите? Закажите его, обратившись в Технический центр ZANDZ!

Схема заземления шкафа телекоммуникационного

ГОСТ Р 57875-2017

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

СХЕМЫ СОЕДИНЕНИЯ И ЗАЗЕМЛЕНИЕ В ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ ЦЕНТРАХ

Telecommunications. Bonding and earthing of ICT equipment in telecom centres

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Техническим комитетом по стандартизации ТК 480 "Связь"

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 480 "Связь"

4 Настоящий стандарт разработан с учетом основных нормативных положений европейского стандарта ЕТСИ ЕН 300 253*, версия 2.2.1 (июнь 2015 г.) "Техника моделирования эксплуатационных условий. Заземление и схемы соединения оборудования информационных технологий с напряжением питания минус 48 В в телекоммуникационных центрах и центрах обработки данных" (ETSI EN 300 253 V2.2.1 (06.2015) "Environmental Engineering (ЕЕ); Earthing and bonding of ICT equipment powered by -48 VDC in telecom and data centres", NEQ)

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

6 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Ноябрь 2018 г.

Введение

Настоящий стандарт разработан с частичным применением положений европейского стандарта ЕТСИ ЕН 300 253.

Объекты стандартизации - это внутренние соединения системы заземления, систем уравнивания потенциалов и систем электропитания оборудования информационных технологий с напряжением питания минус 48 В в телекоммуникационных центрах и центрах обработки данных с целью обеспечения электробезопасности, взаимоустойчивости к помехам и электромагнитной совместимости.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает требования к заземлению и соединениям систем уравнивания потенциалов для оборудования информационных технологий с напряжением питания минус 48 В постоянного тока, соответствующего требованиям ГОСТ Р 55950, с целью обеспечения его установки, эксплуатации и технического обслуживания.

Настоящий стандарт определяет необходимые условия обеспечения:

- устойчивости к помехам из-за взаимного влияния сигналов;

- устойчивости к внешним электромагнитным влияниям.

Требования к оборудованию информационных технологий и его установке подлежат согласованию сторонами (например, поставщиком и покупателем). Процедура достижения соглашения изложена в приложении А.

Требования настоящего стандарта не распространяются на требования электробезопасности и электромагнитной совместимости, предъявляемые к самому оборудованию информационных технологий.

Требования настоящего стандарта не распространяются на установку оборудования информационных технологий вне телекоммуникационных центров и центров обработки данных, например в общественных зданиях, включая места размещения оконечного оборудования у абонента.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована нормативная ссылка на следующий стандарт:

ГОСТ Р 55950-2014 Телекоммуникации. Нормы на параметры интерфейсов систем электропитания. Интерфейс постоянного тока.

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины, определения и сокращения

3.1 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

главный заземляющий зажим (шина) (main earthing terminal): Зажим [шина], являющийся(аяся) частью заземляющего устройства и обеспечивающий(ая) присоединение нескольких проводников с целью заземления.

заземляющий проводник (earthing conductor): Проводник, создающий электрическую цепь или ее часть между данной точкой системы или электроустановки, или оборудования с заземлителем (заземляющим электродом).

заземляющий электрод (earth electrode): Проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с Землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, например бетон.

защитный заземляющий проводник (protective earthing conductor): Защитный проводник, предназначенный для защитного заземления.

защитный проводник (РЕ) [protective conductor (identification: РЕ)]: Проводник, предназначенный для целей безопасности, например для защиты от поражения электрическим током.

земля (earth): Часть Земли, которая находится в электрическом контакте с заземлителем и электрический потенциал которой не обязательно равен нулю.

3.1.7 источник питания (установка питания) (power supply): Комплекс оборудования, преобразующий электрическую энергию внешней сети переменного тока или собственных резервных источников в электроэнергию требуемого качества для питания телекоммуникационного оборудования и оборудования ИКТ.

нейтральный проводник (N) (neutral conductor): Проводник, присоединенный электрически к нейтральной точке и используемый для распределения электрической энергии.

3.1.9 оборудование ИКТ: Оборудование, разработанное для информационно-коммуникационных технологий.

Примечание - Это подобно оборудованию информационных технологий (ИТ, IT), но фокусируется, прежде всего, на коммуникационных технологиях. Это включает Интернет, беспроводные сети, сотовые телефоны и другие коммуникационные носители.

3.1.11 общая система уравнивания потенциалов; ОСУП (common equipotential bonding system, common bonding network; CBN): Система уравнивания потенциалов, обеспечивающая одновременно защитное уравнивание потенциалов и функциональное уравнивание потенциалов.

Примечание - Это набор металлических компонентов, которые намеренно или случайно соединены, чтобы сформировать основную сеть уравнивания потенциалов в здании. Эти компоненты включают в себя: стальные элементы конструкции каркаса здания или арматурные стержни, металлическую инфраструктуру, кабелепроводы питания переменного тока, защитные заземляющие проводники, кабельные желоба открытого типа и провода и шины системы уравнивания потенциалов. ОСУП всегда имеет ячеистую топологию и соединена с сетью заземления.

3.1.12 сетчатая изолированная система уравнивания потенциалов; СИСУП [MESHed Isolated Bonding Network (MESH-IBN)]: Тип СУП, в которой компоненты СУП (например, шкафы оборудования) соединены между собой, образуя собственную изолированную ССУП.

Примечание - Это может, например, быть достигнуто многократными соединениями между корпусами шкафов или присоединением всего оборудования к металлической сетке, смонтированной ниже оборудования. Эта металлическая сетка, конечно, изолирована от ОСУП. Если необходимо, металлическая сетка может включать вертикальные расширения, приводящие к приближению к Клетке Фарадея. Размер ячеек сетки должен быть выбран согласно частотному диапазону электромагнитной среды.

3.1.13 сетчатая система уравнивания потенциалов; ССУП [MESHed Bonding Network (MESH-BN)]: Построение сети уравнивания потенциалов, в которой все взаимодействующее оборудование, шкафы, стативы, щиты, корпуса оборудования и обычно обратный провод питания постоянным током, связаны вместе, а также во многих точках связаны с ССУП.

сеть заземляющих электродов (earth-electrode network): Часть заземляющего устройства, состоящая только из соединенных между собой заземляющих электродов.

Информационное заземление

При построении структурированных кабельных систем (СКС), сетей передачи данных и ЛВС, а также других объектов информационных технологий у многих специалистов-электриков закономерно возникают вопросы по проектированию заземления. Чтобы не было неопределённостей в этих вопросах введём базовые понятия и определения в этой сфере знаний.

В соответствии с международными и российскими нормативными документами имеются два больших класса заземлений: защитное и функциональное заземление. Также можно использовать терминологию (рабочее или информационное заземление). Исходя из этих факторов, шины заземления или проводники, маркируются как PE - защитное заземление и FE - функциональное заземление.

Воспользуемся основным нормативным документом для инженера-электрика, а именно, «Правилами устройства электроустановок» ( ПУЭ п.1.7.29 ): Защитное заземление выполняется только в целях электробезопасности. При работе с любыми электроприборами персонал должен быть надёжно защищен от токов низкой частоты и высокой амплитуды, которые представляют серьёзную угрозу здоровью и жизни каждого человека.

А вот заземление, которое мы называем информационным (функциональным), обеспечивает именно работу самой электроустановки. То есть, такое заземление выполняется не в целях электробезопасности объекта. При разработке таких систем можно исходить из положений ПУЭ п. 1.7.30.

Проектировщику надо знать, что нельзя использовать только информационное заземление, без применения защитного.

Работа функционального заземления идёт с токами высокой частоты и низкой амплитуды и задача его обеспечить электромагнитную совместимость (ЭMC) и защитить от электромагнитных помех. Токи ВЧ низкой амплитуды непосредственно не угрожают жизни человека, но могут влиять на качество связи, например в СКС.

При определении задач FE советуем руководствоваться ГОСТ Р 50571.22-2000 п. 3.14 (707.2), который как раз таки описывает как спроектировать заземление для систем обработки информации и связи.

Проектировщики, как правило, выставляют жёсткие требования, при соблюдении которых на корпусе заземляемого устройства не должно быть даже самого маленького электрического потенциала. Именно это условие и есть залог нормального функционирования оборудования связи или информационных технологий.

Как выполнить функциональное заземление на объекте?

Для этой цели необходимо использовать заземляющее устройство функционального заземления вместе с функциональными проводниками, которые служат для соединения электроприёмников с главной заземляющей шиной. При этом, согласно ГОСТ 50.571-4-44-2011 п. 444.5.1. все проводники защитного и функционального заземления должны быть соединены с этой шиной, а заземлители соответствующего назначения соединены между собой. Такие меры необходимы для исключения их влияния друг на друга, которое приводит к опасному повышению напряжения, риску повреждения оборудования и опасности поражения электрическим током.

Если следовать положениям ГОСТ Р 50571.21-2000 п. 548.3.1, то можно реализовать такое схемное решение: объединяем функциональные и защитный проводники (соответственно FE и PE) в специальный проводник (PEF-проводник). А уж затем присоединим его к ГЗШ, так называемой, главной заземляющей шине электроустановки. В TN-S системе для функционального заземления разрешается использовать PE-проводник цепи питания оборудования обработки информации.

Требования к информационному заземлению

FE-заземление обычно описывается требованиями, которые излагаются в эксплуатационной документации изготовителя изделия (паспорт, технические условия, технический регламент и пр.) или в ведомственных нормативных документах. К примеру, для продуктов и систем информационно-коммуникационных технологий (ИКТ), ранее средств ВТИ, будем использовать положения нормативного документа СН 512-78 («Технические требования к зданиям и помещениям для установки средств вычислительной техники»). Опираясь на инструкции, изложенные там, приходим к выводам, что сопротивление заземления такого оборудования не должно превышать 1 Ом. А вот если мы проектируем заземление для чувствительных медицинских приборов, то это значение будет не более 2-х Ом. («Пособие по проектированию учреждений здравоохранения к СНиП 2.08.02-89»).

Здесь используется, так называемая «лучевая схема заземления», с заземлителем типа FE (низкоомным), что приводит к работе без электрических помех всего комплекса ИКТ. В отдельных случаях так же возможно использовать и модульный глубинный заземлитель.

Введём понятие электромагнитной совместимости (ЭМС) оборудования и для этого обратимся к ГОСТ Р 50397-92 (МЭК-50-161-90).
ЭМС оборудования, рассматривается в общем случае, как способность оборудования качественно работать в условиях заданной электромагнитной обстановки и не создавать недопустимых помех электромагнитной природы другим приборам и электросети.

И далее с этих позиций попытаемся выяснить причинно – следственную связь между FE – заземлением, ЭМС и безопасностью ИКТ.

Продукт или система ИКТ будет удовлетворять требованиям Европейской директивы по ЭМС EN 55022 при выполнении следующих условий:

  • Электромагнитное излучение от активного оборудования в окружающую среду не превышает нормативы EN 55022
  • Помехозащищенность активного оборудования не уступает нормативам EN 55024
  • Информационная кабельная проводка (т.е. среда передачи сигналов) правильно смонтирована и корректно заземлена

Ещё один важный фактор – это уравнивание потенциалов между заземляющими устройствами PE и FE – типов. Именно этим моментом определяются условия электробезопасности персонала, а также и помехоустойчивость систем ИКТ. Как это реализуется на практике? Обычно электрики монтируют кольцевой соединительный проводник и соединяют его с ГЗШ.

Если же продукты ИКТ работают с напряжением питания 5-12 В постоянного тока и являются слаботочными, то здесь возможны паразитные сигналы, возникшие именно из-за разности потенциалов и их флуктуаций. Дело в том, что некоторые системы ИКТ могут воспринять такой паразитный сигнал, как информационный, вследствие этого, могут произойти сбои в сетях связи, на серверах, а также нарушения работы информационно – измерительных систем. Особенно опасна такая ситуация на объектах критической инфраструктуры.

Другим аспектом качества FE – заземления является информационная безопасность продуктов и систем ИКТ. Дело в том, что побочные электромагнитные излучения и наводки (ПЭМИН) наряду с проблемами ЭМС создают технические каналы утечки конфиденциальной информации, хорошо известные специалистам по информационной безопасности (ИБ).

Особенно актуальна эта проблема для компьютерного оборудования и систем передачи данных, задействованных в обработке информации, которая считается конфиденциальной. Но это уже другая история, относящаяся к компетенциям ФСТЭК, Роскомнадзора и ФСБ.

Независимое исполнение FE – заземления

Для высокочувствительных медицинских приборов в учреждениях здравоохранения необходимо выполнять отдельное функциональное заземление, которое не связано с защитным, а также с системами уравнивания потенциалов объекта.

При данном выполнении функционального заземления заземляющее устройство FE-заземления необходимо размещать отдельно (не менее 15 метров) от зоны влияния PE – заземлителей. Следует подчеркнуть, что такая схема представляет собой особый (нетипичный) вариант заземления и тут применимы повышенные меры электробезопасности.

Если в документации на оборудование ИКТ прямо указано на необходимость независимого информационного заземления, то в этом случае в шкафу с оборудованием, как правило, монтируют две независимые шины заземления PE и FE. Шину FE в таком случае изолируют полностью от корпуса шкафа, экраны сигнальных проводников присоединяют к ней.

На практике FE-проводник присоединяют с помощью медного кабеля (сечение от 1х25 мм 2 ), который надежно изолирован с FE-заземлителем. Причём этот заземлитель должен быть отнесён на безопасное расстояние (более 20 м) от PE-заземлителя. А вот корпус шкафа, где размещено оборудование, должен быть заземлён с помощью проводника PE на шину уравнивания потенциалов, которая соединена с ГЗШ.

Заключение

В наше время применение модульно–штыревых заземлителей глубокого залегания (до 30 м и даже более) и других технологических схем позволяет проектировать повторное защитное заземление PE на входе в здание равным по параметрам сопротивления функциональному заземлению. И в этом случае, отпадает необходимость в использовании отдельных систем заземления.

Для более подробного ознакомления с технологией и тактико–техническими характеристиками модульных систем заземления желающих отсылаем на наш интернет–ресурс.

Проект заземления и молниезащиты для ЦОД (центр обработки данных, дата-центр)

Проект заземления и молниезащиты для ЦОД (центр обработки данных, дата-центр)

Объект: центр обработки данных (ЦОД), расположенный в отдельном здании.

Удельное сопротивление грунта: 150 Ом*м.

Необходимо провести расчёт внешней, внутренней молниезащиты и заземления с сопротивлением не более 5 Ом.

Решение:

Мероприятия выполнены в соответствии с требованиями TIA 942, IEC 24764 и ПУЭ 7-е изд. Глава 1.7.
В соответствии с TIA 942 никакая часть заземляющих систем не должна иметь сопротивление свыше 5 Ом относительно самой земли.

Комплекс мероприятий по обеспечению необходимых требований к заземляющему устройству представлен следующими решениями:

  • Установка горизонтального контура габаритами 20,5x20,5 м вокруг здания. Горизонтальный заземлитель выполняется из омедненной полосы сечением 4x30 на глубине 1 м, расстояние от стены 1 м.
  • По всей длине заземляющего контура на расстоянии выполняется установка восьми вертикальных электроды из омедненной стали длиной 3 м и диаметром 14 мм.
  • На четырех углах контура заземления предусматриваются инспекционные колодцы.
  • У каждой второй колонны стальные конструкции здания соединяются заземляющим контуром с помощью омедненной полосы сечением.
  • Сопротивление любой части системы заземления должно быть не более 5 Ом.
  • К системе заземления должны быть подключены крупное оборудование распределения питания, телекоммуникационные системы и система молниезащиты.
  • Шины должны быть доступны для подключения и визуального осмотра.
  • Если ЦОД расположен в районе с хорошим грунтом (типа глина, суглинок, супесь) обладающим удельным сопротивлением 60-150 Ом×м, сопротивление заземления до 5 Ом может быть достигнуто указанными выше мероприятиями. Необходимо произвести расчет сопротивления заземления, и в случае превышения принять дополнительные меры.
  • Если грунт вечномерзлый, имеющий сопротивление 1000 Ом×м и более, то необходимы специальные мероприятия по снижению сопротивления заземления, например, установка комплектов электролитического заземления ZANDZ.
  • Если установленное оборудование требует сопротивления заземления ниже 5 Ом, например, 1 Ом, то для достижения такого показателя также могут быть установлены комплекты электролитического заземления.

Мероприятия по уравниванию потенциалов:

  • В полу машинного зала дата-цента выполняется эквипотенциальная заземляющая сетка из медного изолированного проводника сечением 25 мм2, охватывающая всю площадь машинного зала. Размер ячейки сетки 1,5 м. В узлах пересечения и соединения проводников изоляция снимается. Сетка создает эквипотенциальный базис и уменьшает высокочастотные паразитные сигналы (снижает помехи).
  • К эквипотенциальной сетке проводников присоединятся перечисленные ниже элементы дата-центра:
    • телекоммуникационная шина заземления в машинном зале заземляющим проводником сечением 25 мм2;
    • каждое обслуживающее помещение распредустройство или щит соединяются с заземляющей шиной заземляющим проводником. Сечение выбирается в зависимости от тока срабатывания защитного коммутационного аппарата по NEC 250.122;
    • HVAC оборудование (отопление, вентиляция, кондиционирование) заземляющим проводником сечением 16 мм2;
    • каждая колонна в машинном зале заземляющим проводником сечением 25 мм2;
    • каждый лестничный лоток верхнего расположения, кабельный лоток и желоб для прокладки кабеля, входящий в зал заземляющим проводником сечением 16 мм2;
    • каждый кабелепровод, водопроводная труба и воздуховод заземляющим проводником сечением 16 мм2;
    • каждая шестая опора фальшпола в каждом направлении заземляющим проводником сечением 16 мм2;
    • каждый компьютерный или телекоммуникационный шкаф, стойка и рама заземляющим проводником сечением 16 мм2. Каждый элемент конструкции шкафа или стойки должен быть заземлен – должна быть обеспечена электрическая непрерывность.
    • К каждой стойке присоединяется медный пруток или медная полоса, которая будет являться подходящей точкой подключения для заземляющего проводника. Шасси оборудования следует соединить со стойкой. Подключение к стойке должно иметь следующие характеристики:
      • чистый контакт металл-металл;
      • рекомендуемый противоокислитель.
      • Заземляющие проводники должны быть длиной не более 0,5 м и должны иметь медные наконечники с двух сторон для присоединения к элементам дата-центра и к проводникам эквипотенциальной сетки.

      Расчёт молниезащиты:

      Для расчёта молниезащиты приняты следующие исходные данные:

      • плотность разрядов молнии в землю – 4 уд/кв.км в год;
      • число ударов в незащищенный объект – 0,011 1/год, период - раз в 90 лет.

      Результаты расчёта молниезащиты, проведённого с помощью программного обеспечения, разработанного ОАО «Энергетический институт им. Г.М.Кржижановского» (ОАО «ЭНИН») приведены в таблице 1.

      Таблица 1 – Результаты расчета молниезащиты

      Расчёт заземляющего устройства

      В соответствии с ПУЭ 7 изд. п. 1.7.103 общее сопротивление растеканию заземлителей (в том числе естественных) всех повторных заземлений PEN-проводника каждой ВЛ в любое время года должно быть не более 10 Ом соответственно при линейных напряжениях 380 В источника трехфазного тока или 220 В источника однофазного тока.
      Расчёт заземления проведен с помощью программного обеспечения, разработанного ОАО «Энергетический институт им.
      Г.М.Кржижановского» (ОАО «ЭНИН»).
      В качестве расчётного удельного сопротивление грунта типа суглинок принимается значение 100 Ом∙м.

      Сопротивление горизонтального электрода:

      ρ – удельное сопротивление грунта, Ом·м;

      b - ширина полосы горизонтального электрода, м;

      h - глубина заложения горизонтальной сетки, м;

      Lгор – длина горизонтального электрода, м.

      L – длина вертикального электрода, м;

      d – диаметр вертикального электрода, м;

      T– заглубление - расстояние от поверхности земли до заземлителя, м;

      где t – заглубление верха электрода, м

      Полное сопротивление заземляющего устройства:

      где n – количество комплектов;

      kисп – коэффициент использования;

      Полное сопротивление заземляющего устройства

      Расчётное сопротивление заземляющего устройства составляет 3,65 Ом, что меньше требуемого значения 5 Ом.

      Внутренняя молниезащита (защита от перенапряжений):

      Перечень необходимых материалов:

      Читайте также: